發(fā)布時(shí)間：2020-08-12 14:56

【摘要】：中國(guó)南方紅土是熱帶、亞熱帶地區(qū)第四紀(jì)以來(lái)季風(fēng)氣候環(huán)境下的產(chǎn)物,是古環(huán)境演變與氣候變遷的重要陸相沉積載體,蘊(yùn)含著豐富的環(huán)境演替信息。目前關(guān)于紅土的研究主要表現(xiàn)在對(duì)南方紅土的物質(zhì)來(lái)源、地層學(xué)特征、地球化學(xué)特征、磁學(xué)特征的研究,對(duì)紅土的成因、年代學(xué)、古氣候?qū)W進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。但在我國(guó)南方紅土的物質(zhì)來(lái)源,成土機(jī)制,紅土磁化率與古氣候變遷的研究方面仍存在一些分歧。本研究在此背景下以長(zhǎng)江流域第四紀(jì)網(wǎng)紋紅土及云南高原古紅土為研究對(duì)象,從南方紅土磁性礦物成土過(guò)程與環(huán)境響應(yīng)、紅土納米氧化鐵礦物的起源及其環(huán)境響應(yīng)機(jī)制、紅土中氧化鐵礦物與成土過(guò)程和元素地球化學(xué)過(guò)程三方面對(duì)我國(guó)南方紅土的成土過(guò)程及其環(huán)境變遷進(jìn)行深入研究。以此來(lái)闡述我國(guó)南方熱帶亞熱帶地區(qū)紅土的成土機(jī)制及其蘊(yùn)含的古環(huán)境信息,已取得如下一些進(jìn)展。 1、我國(guó)南方熱帶亞熱帶紅土中磁性礦物主要載體為成土作用過(guò)程中形成的磁赤鐵礦和磁鐵礦。長(zhǎng)江中下游網(wǎng)紋紅土均質(zhì)層磁性載體主要以SP和SSD粒級(jí)的磁赤鐵礦和磁鐵礦形態(tài)存在,網(wǎng)紋層存在較高含量的反鐵磁性礦物,以SSD顆粒為主。云南高原紅土磁性載體以SP粒徑的亞鐵磁性礦物(磁赤鐵礦和磁鐵礦)為主,同時(shí)含有一定的量針鐵礦和赤鐵礦。 2、網(wǎng)紋紅土地球化學(xué)分析結(jié)果表明網(wǎng)紋紅土的網(wǎng)紋層較均質(zhì)層經(jīng)歷了較強(qiáng)的風(fēng)化成土作用。磁學(xué)及礦物學(xué)研究結(jié)果表明,網(wǎng)紋紅土網(wǎng)紋層磁性的損耗是網(wǎng)紋層強(qiáng)烈的成土作用促進(jìn)了強(qiáng)磁性的磁赤鐵礦轉(zhuǎn)化為弱磁性的赤鐵礦所致。 3、網(wǎng)紋紅土巖石磁學(xué)及其氧化鐵礦物分析結(jié)果表明我國(guó)長(zhǎng)江中下游第四紀(jì)網(wǎng)紋紅土形成時(shí)期的氣候條件為干熱交替并伴隨短時(shí)期強(qiáng)降雨。即當(dāng)網(wǎng)紋層開始形成時(shí),成土環(huán)境較為溫暖濕潤(rùn),有利于磁赤鐵礦的形成。后期高溫及季節(jié)性干旱氣候盛行,這種氣候條件有利于土壤中的磁赤鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦。網(wǎng)紋紅土成土作用所引起的磁學(xué)參數(shù)(HIRM和SIRM/χ)隨成土作用增強(qiáng)而增強(qiáng),這主要是亞鐵磁性礦物轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦所致。因此磁學(xué)參數(shù)(HIRM和SIRM/χ)所反映的磁性礦物之間的轉(zhuǎn)變有助于我們重建網(wǎng)紋紅土成土?xí)r期古氣候的演變。 4、云南高原紅土熱磁曲線結(jié)果表明云南高原紅土中存在少量磁鐵礦和針鐵礦,這些磁鐵礦和針鐵礦中存在較高的鋁替代作用。其地球化學(xué)分析結(jié)果表明云南高原紅土中Ti含量與Fe含量呈顯著相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)在0.83以上。其納米顆粒透射電鏡圖片也表明云南高原紅土中存在一定含量的Ti,常與土壤中的Fe相結(jié)合,以鈦磁鐵礦和鈦磁赤鐵礦形態(tài)存在于土壤中。強(qiáng)磁性紅土地球化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)一步表明這些鈦磁鐵礦或鈦的同晶替代產(chǎn)物在紅土中主要以鈦磁鐵礦和鈦磁赤鐵礦等原生礦物形態(tài)存在于紅土的磁性顆粒中。 5、磁測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果表明云南高原地表上發(fā)育的紅土含有較高含量的赤鐵礦、磁赤鐵礦和少量的磁鐵礦,成土風(fēng)化作用過(guò)程中形成了較高含量的超順磁磁性礦物,表現(xiàn)出表土磁性增強(qiáng)機(jī)制,其表土磁性增強(qiáng)機(jī)制是我國(guó)南方熱帶亞熱帶濕熱氣候條件下紅土強(qiáng)烈風(fēng)化作用的產(chǎn)物。我們推測(cè)這種強(qiáng)磁性的古紅土不可能形成于2000m海拔以上區(qū)域,應(yīng)該是在其形成后經(jīng)歷了新構(gòu)造的板塊抬升。以現(xiàn)代紅土海拔為對(duì)比,初步估計(jì)云南高原紅土在其形成后板塊抬升了至少1600m,最高一次的抬升發(fā)生在更新世中期而不是早期。因此云南高原古紅土的強(qiáng)磁性證明云南高原在第四紀(jì)中后期經(jīng)歷了較強(qiáng)的新構(gòu)造板塊抬升運(yùn)動(dòng)。 6、云南高原紅土DCB處理前后磁化率及其損失量結(jié)果表明云南高原紅土中亞鐵磁性礦物主要是由成土作用產(chǎn)生的超細(xì)顆粒的SP/SSD顆粒組成。不同區(qū)域紅土磁性和高分辨電鏡研究結(jié)果也表明,成土作用形成的納米級(jí)別的磁鐵礦和磁赤鐵礦是導(dǎo)致紅土磁化率升高的主要原因,紅土成土作用產(chǎn)生的SP/SSD磁性顆粒是紅土成土作用強(qiáng)度的指示因子。因此,云南高原紅土中氧化鐵礦物含量及組成為氣候因子作用下土壤形成過(guò)程中氧化鐵礦物的形成機(jī)制提供了有效信息,有利于古氣候重建。7、不同氣候區(qū)域強(qiáng)磁性紅土磁學(xué)參數(shù)結(jié)果表明,長(zhǎng)江中下游網(wǎng)紋紅土磁化率及游離氧化鐵含量顯著低于云南高原紅土。主要是由于云南地區(qū)靠近赤道,常年高溫多雨,溫差較小,風(fēng)化作用較強(qiáng),紅土中的可溶性元素K、Na、Ca、Mg等大量淋溶,Fe、Al元素大量富集,進(jìn)而形成了以高嶺石、石英、三水鋁石、赤鐵礦、磁赤鐵礦和磁鐵礦為主的礦物類型。 8、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)結(jié)果表明強(qiáng)磁性紅土中磁性礦物主要以棒狀、條狀、球狀、層狀、片狀、八面體及四邊形狀存在。其中條狀、棒狀、球狀磁性礦物鐵含量較高,可斷定為純的氧化鐵礦物；條狀氧化鐵礦物表面粘附有少量硅鋁氧化物；層狀、片狀氧化鐵礦物中含有較高含量的Ti,八面體及四邊形狀氧化鐵礦物中Ti含量較低。通過(guò)能量色散X射線光譜儀(EDS)對(duì)磁性礦物中Fe、Ti原子比例進(jìn)行分析,結(jié)果表明層狀,片狀氧化鐵礦為鈦磁鐵礦；八面體及四邊形狀氧化鐵礦物為鈦磁赤鐵礦。 9、強(qiáng)磁性紅土中的磁性礦物對(duì)絕大多數(shù)重金屬及微量元素(包括Ba、Cd、Co、Cr、 Ga、La、Mn、Mo、Pb、Sn、Zn、Ti)均具有較強(qiáng)的富集作用。其中Co、Ga、Mn、Sn、Ti五種元素主要富集在原生磁性礦物中,其余元素主要富集在成土作用形成的次生游離氧化鐵礦物中。紅土對(duì)常見重金屬元素如：Zn、Cd、Cr、Pb具有較強(qiáng)的富集作用,富集強(qiáng)度依次為對(duì)CdZnCrPb。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S151

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 盧升高,俞勁炎,章明奎,俞立中,張衛(wèi)國(guó);長(zhǎng)江中下游第四紀(jì)沉積物發(fā)育土壤磁性增強(qiáng)的環(huán)境磁學(xué)機(jī)制[J];沉積學(xué)報(bào);2000年03期

2 朱麗東;葉瑋;周尚哲;李鳳全;楊立輝;;中亞熱帶第四紀(jì)紅粘土的粒度特征[J];地理科學(xué);2006年05期

3 王建，劉澤純，姜文英，董齡祥，朱明哲，高豐;磁化率與粒度、礦物的關(guān)系及其古環(huán)境意義[J];地理學(xué)報(bào);1996年02期

4 朱景郊;網(wǎng)紋紅土的成因及其研究意義[J];地理研究;1988年04期

5 敖紅;鄧成龍;;磁性礦物的磁學(xué)鑒別方法回顧[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2007年02期

6 潘永信，朱日祥;環(huán)境磁學(xué)研究現(xiàn)狀和進(jìn)展[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;1996年04期

7 盧升高;亞熱帶富鐵土的磁學(xué)性質(zhì)及其磁性礦物學(xué)[J];地球物理學(xué)報(bào);2000年04期

8 琚宜太,王少懷,張慶鵬,旺羅,鄧成龍;福建三明地區(qū)被污染土壤的磁學(xué)性質(zhì)及其環(huán)境意義[J];地球物理學(xué)報(bào);2004年02期

9 姜月華,殷鴻福,王潤(rùn)華;環(huán)境磁學(xué)理論、方法和研究進(jìn)展[J];地球?qū)W報(bào);2004年03期

10 劉秀銘;劉東生;F.Heller;許同春;;黃土頻率磁化率與古氣候冷暖變換[J];第四紀(jì)研究;1990年01期

本文編號(hào)：2790681